【文章內(nèi)容簡介】 使調(diào)頻通信系統(tǒng)發(fā)射出來的載波按照具有一定的跳變序列發(fā)生變化。通信 過程中，必須要求發(fā)射方和接收方受偽隨機碼控制的、用來改變載波頻率的本地振蕩載波必須嚴格同步，這是調(diào)頻通信的關(guān)鍵所在。跳頻擴頻通信系統(tǒng)的跳變方案有很多種，并且會經(jīng)常更改跳變方案，例如可以通過微型計算機進行控制，改變計算機的程序，從而達到可以改變調(diào)頻規(guī)律的目的，所以識破它是一件非常困難的事，猶如大海撈針。 對通信的安全性進行比較的話，調(diào)頻短波通信的可靠性絕對高于衛(wèi)星通信。最主要的原因就是：提供衛(wèi)星服務(wù)的機構(gòu)對其所屬的國家承擔有戰(zhàn)略責任，它的通信過程受到了國家政府的控制和監(jiān)管，但是跳頻短波通信則是完全自主的，具有 可信賴性。因此，在涉及國家安全和社會保障的場合下，跳頻短波通信是最可靠地。 目前使用最多的就是普通式的數(shù)字跳頻，但是數(shù)字跳頻具有頻譜不夠隱蔽、容易被識破、翻譯、跟蹤等缺點。近幾年出現(xiàn)的最新跳頻模式就是智能邊帶跳頻模式，它包括邊帶跳頻和智能跳頻兩部分，邊帶跳頻是在數(shù)字跳頻的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，他將調(diào)頻碼隱藏在邊帶話音中，被隱藏的信號相當于邊帶噪聲，并且他比一般的數(shù)字跳頻更難識別、破譯和跟蹤。智能跳頻則具有很強的頻帶適應(yīng)技術(shù)，它能夠在 256KHz 跳頻頻帶內(nèi)自動的識別和棄用阻塞信道，可以凈化通信的背景。 GSM 系統(tǒng) 中的跳頻分為了基帶跳頻（ BBH）和視頻跳頻（ SFH）兩種形式。射頻跳頻與基帶跳頻相比，具有更強的抗干擾能力，他將語音信號固定在發(fā)射機上進行發(fā)送，但是發(fā)射的信號的頻率是根據(jù)跳頻序列不斷變化的，目前 GSM 使用最多就是射頻跳頻。 跳頻擴頻通信系統(tǒng)的功能和特性 快速和慢速跳頻 跳頻通信分為快速跳頻和慢速跳頻兩種方式，當跳頻頻率高于信元碼率時稱為快速跳頻；當跳頻頻率低于信元碼率時，則稱為慢速跳頻?？焖偬l的抗干擾能力較慢速抗干擾能力強，基本上不能夠被破譯，但是快速跳頻系統(tǒng)的成本很高，所 以一般只用于軍事方面的通信領(lǐng)域。 跳頻作為最常用的一種擴頻方式，他的工作原理是指收發(fā)雙方在傳輸信號時根據(jù)預(yù)定好的規(guī)律進行離散變化的通信方式，換句話說，在通信中使用的載波頻率受到偽隨機碼的控制而進行隨機的跳變。根據(jù)通信技術(shù)的實現(xiàn)方式可以看出，“跳頻”是一種用碼序列通過監(jiān)控進行多頻頻移通信，也是一種碼控載頻跳變的通信系統(tǒng)。從時域方面分析，四川師范大學成都學院本科畢業(yè)設(shè)計 12 跳頻信號屬于頻移監(jiān)控信號，它具有不同的頻率；從頻域方面分析，跳頻信號的頻譜是在一段很寬的品帶上進行的不等間隔的隨機跳變。 比較而言，調(diào)頻通信比定頻通信更加隱蔽、更難被捕獲，因為 只要對方不知道跳變規(guī)律就跟蹤不到信號，也就不能對通信進行破譯和截獲。此外，調(diào)頻通信的抗干擾能力也更強，就算發(fā)送的信號的部分分頻點被干擾，但是信息的其他部分還是可以繼續(xù)傳送。 常規(guī)和自適應(yīng)跳頻 目前的調(diào)頻通信主要包括常規(guī)跳頻和自適應(yīng)跳頻。常規(guī)跳頻是指通信雙方在事先約定好的跳頻圖紙規(guī)律下進行同步跳頻傳輸和接收，而自適應(yīng)跳頻則是在常規(guī)跳頻的基礎(chǔ)上的改進和提升，自適應(yīng)跳頻增加了頻率自適應(yīng)控制和功率自適應(yīng)控制兩個方面。 跳頻通信系統(tǒng)和一般的數(shù)字通信系統(tǒng)一樣，都能夠?qū)崿F(xiàn)下?lián)芡?、位同步、幀同步，但是?頻通信系統(tǒng)不同的就是它能夠讓載波的頻率隨著偽隨機序列的變化而變化，因此，為了保障通信質(zhì)量，要求發(fā)送端和接收端必須在同一時間跳變到同一頻率。在此，調(diào)頻通信對同步有同步速度快和同步能力強兩個基本的要求。如今跳頻系統(tǒng)同步都有很多較精準的同步方法，例如精確時鐘法、自回歸譜法、 FFT 捕獲自同步法等，實際在應(yīng)用中都是采用的混合同步法進行同步的。 而自適應(yīng)跳頻系統(tǒng)的同步還包括收發(fā)雙方頻率集更新的同步，以此來確保雙方在環(huán)頻點替代時能夠同步，若通信過程中雙方頻率表不一致，則會導致通信的失敗。跳頻通信系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分就是頻合 器，并且鎖相環(huán)（ PLL）是目前使用最廣泛的頻合器，但是若要進一步改善此技術(shù)確實非常的困難，因為該技術(shù)的頻率轉(zhuǎn)換的速度已經(jīng)接近了極限，并且它的分辨率很低。為了使頻率分辨率高、輸出高頻率和穩(wěn)定的信號、頻率轉(zhuǎn)化的時間快、抗干擾能力強，現(xiàn)在的頻合器采用了具有全數(shù)字技術(shù)的直接式數(shù)字頻合器（ DDS）。因為跳頻傳輸是利用偽隨機碼序列進行控制的，傳輸?shù)男畔⒍际情g斷的，所以即使傳輸?shù)男诺谰哂辛己玫臈l件也有可能出現(xiàn)傳輸錯誤，為了檢查出這些錯誤，確保信息的正確性，我們就必須進行差錯控制。差錯控制的方法主要分為： ●自動請求重發(fā)糾 錯（ ARQ）：此技術(shù)的優(yōu)點就是能夠?qū)﹄S機錯誤和突發(fā)錯誤進行很好地處理，但是它需要反饋電路，所以電路可能比較復雜，若信息發(fā)送不成功，則它會不斷地重發(fā)知道發(fā)送成功。 ●前向糾錯（ FEC）技術(shù)：此技術(shù)與 ARQ 相比，則不需要反饋電路，但是若想用此技術(shù)實現(xiàn)糾錯功能，則需要大量的信號冗余度來實現(xiàn)，但是這樣就降低了信道的效率，所以此技術(shù)的糾錯能力較差，他一般都和交織技術(shù)相結(jié)合使用。 跳頻通信網(wǎng) 四川師范大學成都學院本科畢業(yè)設(shè)計 13 跳頻電臺在進行實際的通信中都是通過組成調(diào)頻通信網(wǎng)實現(xiàn)的，實現(xiàn)任何兩個通信終端之間的點對點通信是跳頻通信網(wǎng)的任務(wù) 。調(diào)頻通信網(wǎng)不但要克服系統(tǒng)所引起的熱噪聲（如碼間干擾和電磁干擾），還要消除由組網(wǎng)引起的阻塞干擾和領(lǐng)道干擾等。常采用的跳頻多址通信網(wǎng)與常用的 DS/CDMA 系統(tǒng)相比，跳頻多址通信網(wǎng)的最大用戶數(shù)較小，這也是跳頻多址通信網(wǎng)的一個缺點，但是比較而言，跳頻多址通信網(wǎng)有以下優(yōu)點： ★ 抗干擾能力強 ★ 低截獲概率 ★ 低檢測概率 ★ 對頻率選擇性衰落有很好的抑制作用 同步通信網(wǎng)和異步通信網(wǎng)是跳頻通信網(wǎng)的兩種形式，而且調(diào)頻通信網(wǎng)的組網(wǎng)方式也是多種多樣的，組網(wǎng)比較靈和。自適應(yīng)跳頻通信系統(tǒng)會除去那些條件比較惡劣的信道，為了保證更新后的 調(diào)頻序列之間是正交的，需要設(shè)計一個良好的頻點更新算法，所以這樣可以克服頻率更新后出現(xiàn)在同頻道的干擾，如果更新后的跳頻序列之間不是正交的，則信息在通信節(jié)點之間就會出現(xiàn)頻率碰撞，甚至可能導致通信不能正常傳輸。而在實際的應(yīng)用中，一般都是將上述兩種組網(wǎng)方式聯(lián)合起來進行的。 調(diào)制解調(diào)方法 在調(diào)頻系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)也是必不可少的，一般采用 FSK、 QPSK、 DPSK 等進行調(diào)制。自適應(yīng)跳頻系統(tǒng)是建立在常規(guī)跳頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的，它能夠去除干擾，并自動地選擇較優(yōu)良的信道集進行跳頻通信，讓通信能夠通暢進行，保持良 好的狀態(tài)。所以跳頻通信系統(tǒng)需要一個反向道來傳輸功率控制信息和頻率控制信息，它即實現(xiàn)了常規(guī)通信系統(tǒng)的功能，又實現(xiàn)了自適應(yīng)的控制功能。跳頻通信系統(tǒng)中還包含有可靠的信道質(zhì)量評估算法，當收發(fā)雙方檢測到干擾頻點后會將其自動刪除，為了維持頻率表的固定大小，系統(tǒng)將會選擇更好的頻點進行替換，并且這種檢測和替換頻點的動作是實時的。只有當跳頻圖案具有良好的長期性和偽隨機性，以及各頻率出現(xiàn)次數(shù)在長時間內(nèi)表現(xiàn)出均勻性時，調(diào)頻信號的隱蔽性和抗破譯能力才會更強。為了保證系統(tǒng)的性能，需要在頻率表更新后任然要求跳頻圖案具有均勻性，因此每次 更新后都應(yīng)該用質(zhì)量好的頻點代替被干擾的頻點，同時保證收發(fā)兩端的頻率表相一致。并且只有通過一種閉環(huán)控制的反饋信息將接收端的更新信息返回通知給發(fā)送端，才能確保發(fā)送端和接收端的頻率表能夠同步更新，而這個反饋過程需要信息交換協(xié)議來保證頻率表的可靠性。頻點去除的速度是衡量協(xié)議有效性的另外一個重要指標，當干擾頻點去除的速度越快，通信的質(zhì)量就越好。自適應(yīng)功率控制也需要信道質(zhì)量評估，所謂的功率控制就是指為了提高調(diào)頻信號的隱蔽性和抗截獲能四川師范大學成都學院本科畢業(yè)設(shè)計 14 力而很好地控制有限的發(fā)送功率，讓每個信道都能夠以最小的發(fā)射機功率實現(xiàn)正常通信。 功率控制 算法有以下兩種原則： ☆比特誤碼率最小原則：此原則要求各個調(diào)頻信道選擇適當?shù)墓β首尳邮辗绞盏降臄?shù)據(jù)比特誤碼率達到預(yù)定的誤碼門限。 ☆等信干比原則：此原則是為了讓各個跳頻信道上的信干比相同，即調(diào)整各個調(diào)頻信道的平均功率。 跳時擴頻通信系統(tǒng) 跳時擴頻通信系統(tǒng)的概述 跳時擴頻通信是擴頻通信的方式之一， 與跳頻相似，是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。首先把時間軸分成許多時片。在一幀內(nèi)哪個時片發(fā)射信號由擴頻碼序列去進行控制?？梢园烟鴷r理解為：用一定碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控 。 跳時 擴頻通信系統(tǒng)的原理 因為調(diào)頻通信系統(tǒng)采用的是比信號窄得很多的時段片去發(fā)送信號，所以信號的頻譜相對來說也就展寬了。發(fā)送信號時，先將信號數(shù)據(jù)存儲起來，再用擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻序列控制電路中的通 斷開關(guān)，需要傳輸?shù)男盘柦?jīng)過二相或者四相的調(diào)制后在進行發(fā)射。在接收端的通 斷開關(guān)則是由射頻接收機輸出的中頻信號和本地產(chǎn)生的與發(fā)送端同頻的擴頻序列一起決定的，信號接收到后再經(jīng)過二相或者四相解調(diào)器，并傳入數(shù)據(jù)存儲器，最后再輸出。一般情況下信號都能夠正確的傳輸和恢復。 跳時系統(tǒng)的處理增益等于一幀中所分得的時片數(shù)，跳時系統(tǒng)也可以 看成是一種時分系統(tǒng)，但是它與時分系統(tǒng)又有所不同，因為它的時片不是在一幀中固定分配的，而是受擴頻碼序列控制。 跳時擴頻通信系統(tǒng)的應(yīng)用 由于跳時通信的抗干擾能力不強，所以很少單獨使用，他一般都與其他的通信方式結(jié)合使用，組成各種混合式通信系統(tǒng)。 傳播頻率的比較 每種無線傳播的方式有著不同的特性，他們決定了這些方式傳播數(shù)據(jù)的能力。 跳頻擴頻： FHSS 具有較強的抗干擾能力，它利用發(fā)射端和接收端都知道的偽隨機碼在不同頻率信道上的快速跳變來發(fā)射無線電信號，當信號在某一個信道中傳輸受阻時，此信號將會 迅速的跳往下一個頻道重新發(fā)送。 直接序列擴頻：在發(fā)送端，信號在發(fā)射前先加上擴頻碼，將信號由低頻搬移到高四川師范大學成都學院本科畢業(yè)設(shè)計 15 頻后在發(fā)送。在接收端，照樣先與解擴碼相乘，將信號從高頻搬移到低頻，在這個過程中能夠?qū)⒔邮盏降母蓴_信號和噪聲濾除，直接提取到有用信號。 正交頻分復用：在所有的子載波頻率上使用廣播的形式發(fā)射信號，則每個帶寬很窄的子載波可以承載高速數(shù)據(jù)信號。 OFDM 具有較高的復雜度和較多的抗干擾方式，所以他比較適用于嚴酷的信道條件。 3 各類擴頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能分析 雖然擴頻通信的種類有很多種，但是就系